Введение

Класс ферментов

Дисульфид-изомераза белка (PDI) — это фермент в эндоплазматическом ретикулуме (ER) у эукариот и в периплазме бактерий, который катализирует образование и разрыв дисульфидных связей между цистеиновыми остатками в белках по мере их сворачивания. Это позволяет белкам быстро находить правильную конфигурацию дисульфидных связей в их полностью свернутом состоянии, и, следовательно, фермент способствует катализу сворачивания белка.

Структура

Дисульфид-изомераза белка имеет два каталитических домена, подобных тиоредоксину (активные центры), каждый из которых содержит канонический мотив CGHC, и два некаталитических домена. Эта структура сходна со структурой ферментов, отвечающих за окислительное сворачивание в межмембранном пространстве митохондрий; примером является митохондриальный импорт и сборка IMS (Mia40), который имеет 2 каталитических домена, содержащих мотив CX9C, аналогичный CGHC-домену PDI. Бактериальный DsbA, отвечающий за окислительное сворачивание, также содержит тиоредоксиновый домен CXXC.

Складка белка

PDI проявляет свойства оксидоредуктазы и изомеразы, оба из которых зависят от типа субстрата, связывающегося с дисульфидной белковой изомеразой, и от изменений окислительно-восстановительного состояния этой изомеразы. В случае редуктазного механизма, неправильно свернутая дисульфидная связь субстрата восстанавливается до пары цистеиновых остатков посредством переноса электронов от глутатиона и NADPH. Затем происходит правильное сворачивание с образованием окислительной дисульфидной связи между корректными парами цистеиновых остатков субстрата, что приводит к образованию правильно свернутого белка. В случае изомеразного механизма, внутримолекулярная перегруппировка функциональных групп субстрата катализируется вблизи N-конца каждого активного центра.

Иммунная система

Дисульфид-изомераза белка способствует загрузке антигенных пептидов в молекулы MHC класса I. Эти молекулы (MHC I) играют роль в представлении пептидов антигенпрезентирующими клетками в ходе иммунного ответа. Было установлено, что протеиновая дисульфидная изомераза участвует в разрыве дисульфидных связей в белке gp120 ВИЧ при инфицировании CD4-положительных клеток и необходима для инфицирования лимфоцитов и моноцитов ВИЧ. Некоторые исследования показали, что она доступна для инфицирования ВИЧ на поверхности клеток, концентрируясь вокруг белка CD4. Однако другие исследования противоречат этим данным, показывая, что она отсутствует на поверхности клеток, но в значительных количествах содержится в плазме крови.

Деятельность сопровождающего

Еще одна важная функция протеиндисульфид изомеразы связана с ее активностью в качестве шаперона; ее b'-домен способствует связыванию неправильно свернутого белка для последующей деградации. Она реагирует на высокие уровни неправильно свернутых белков в ЭР посредством внутриклеточных сигнальных каскадов, которые могут активировать шаперонную активность ПДИ. Чувствительность этого анализа находится в микромолярном диапазоне. Анализ ScRNase: протеиндисульфид изомераза превращает перемешанную (неактивную) RNase в нативную (активную) RNase, которая далее воздействует на свой субстрат. Чувствительность находится в микромолярном диапазоне. Анализ Di E GSSG: это флуорометрический анализ, который позволяет обнаруживать пикомолярные количества протеиндисульфид изомеразы и, следовательно, является наиболее чувствительным анализом на сегодняшний день для определения активности протеиндисульфид изомеразы. Di E GSSG содержит две молекулы эозина, присоединенные к окисленному глутатиону (GSSG). Близость молекул эозина приводит к тушению его флуоресценции. Однако при разрыве дисульфидной связи протеиндисульфид изомеразой флуоресценция увеличивается в 70 раз.

Влияние нитрозирующего стресса

Дисрегуляция редокс-процессов приводит к увеличению нитрозотивного стресса в эндоплазматическом ретикулуме. Такие неблагоприятные изменения в нормальной клеточной среде чувствительных клеток, таких как нейроны, приводят к нефункционирующим тиолсодержащим ферментам, либо обратимо. Показано, что активность белковой дисульфидной изомеразы ингибируется красным вином и виноградным соком, что может объяснять французский парадокс.